Otrzymywanie związków nieorganicznych

Otrzymywanie amoniaku

Amoniak jest otrzymywany metodą Bosha-Habera z wodoru i azotu. Mieszaninę tych gazów ogrzewa się do 800^oC i spręża do ciśnienia 35 MPa, a następnie przepuszcza nad katalizatorem. Skrapla się wtedy powstały amoniak, zaś nieprzereagowany gaz zostaje zawrócony do ponownej reakcji.

\[ 3 H_{2} + N_{2} \rightarrow 2 NH_{3} \]

Otrzymywanie kwasu siarkowego

Kwas siarkowy otrzymuje się w kilkuetapowym procesie. Najpierw następuje spalenie siarki bądź utlenienie siarczków tak, by otrzymać dwutlenek siarki.

\[ S + O _{2} \rightarrow SO_{2}\uparrow\\ 2 ZnS + 3 O_{2} \rightarrow 2 ZnO + 2 SO_{2}\uparrow \]

Drugi etap to przeprowadzenie SO₂ do SO₃. Utlenienie to zachodzi zazwyczaj na stałym katalizatorze, jakim jest pięciotlenek wanadu V₂O₅. Tak otrzymany SO₃ jest wprowadzany do roztworu kwasu siarkowego(VI). Robi się tak, ponieważ SO₃ znacznie lepiej rozpuszcza się w roztworze H₂SO₄ niż w wodzie. Tak otrzymany roztwór (czyli oleum) można rozcieńczyć do 98% roztworu H₂SO₄, lub rozprowadzać dalej w tej postaci.

Otrzymywanie kwasu azotowego

Proces otrzymywania kwasu azotowego zaczyna się od utlenienia amoniaku do NO₂.

\[ 4 NH_{3} + 5 O_{2} \rightarrow 4 NO + 6 H_{2}O\\ 2 NO + O_{2} \rightarrow 2 NO_{2} \]

Następnie NO₂ wprowadza się do wody.

\[ 6 NO_{2} + 2 H_{2} \rightarrow 4 HNO_{3} + 2 NO \]

Tlenek azotu jest zbierany i zawracany do drugiego etapu procesu. W taki sposób można otrzymać kwas azotowy, którego stężenie będzie wynosiło około 60%.

Otrzymywanie wodorotlenku sodu

Istnieją dwie metody otrzymywania wodorotlenku sodu: przeponowa i rtęciowa. Obie metody polegają na elektrolizie wodnego roztworu NaCl.

W metodzie przeponowej ma rozdzieloną część anodową i katodową roztworu. Przepona ta zapobiega przedostawaniu się chloru do roztworu katodowego. Gdy proces się zakończy, roztwór katodowy się zatęża i wydziela się NaOH.

\[ 2 Cl^{-} \rightarrow Cl_{2} + 2 e \qquad anoda\\ 2 H_{2}O + 2e \rightarrow H_{2} + 2 OH^{-} \qquad katoda \]

W metodzie rtęciowej używa się dwóch różnych elektrod. Anodę stanowi zwykła elektroda grafitowa, zaś katodę - elektroda rtęciowa. Dzięki temu możliwa jest redukcja sodu w obecności wody - sód zwyczajnie rozpuszcza się w rtęci i nie ma kontaktu z roztworem.

\[ 2 Cl^{-} \rightarrow Cl_{2} + 2 e \qquad anoda\\ Na^{+} + e \rightarrow Na_{(amalgamat)} \qquad katoda \]

Następnie rtęć zmieszaną z sodem przepompowuje się do elektrolizera wypełnionego czystą wodą. Proces się odwraca - teraz elektroda rtęciowa jest anodą i następuje utlenienie sodu oraz wydzielenie jonów Na⁺ do wody. Na katodzie następuje elektroliza wody. W efekcie w roztworze mamy jony OH^- i Na.

\[ Na_{(amalgamat)} \rightarrow Na^{+} + e\qquad anoda\\ 2 H_{2}O + 2e \rightarrow H_{2} + 2 OH^{-}\qquad katoda \]

Z otrzymanego roztworu wykrystalizowuje się stały NaOH.